夏云 朱世民

随着人们生活水平的提高，各种用电设施也是层出不穷，无论是家庭用电还是企事业单位用电量都是越来越大。为了相应国家的号召，把“节约用电”的口号落到实处，各个机关单位都想各种办法尽量节约用电量。本文就是针对我国机关单位的现实情况设计的一款能过为单位的普通用电系统进行智能操控与电价实施报警的智能化应用系统，可以有效的减少机关单位的用电量，避免浪费。

我们经常所说的“用电负荷”主要是针对用电设备或者电路中通过的电流量的单位。我们在进行供电系统设计的时候首要应该对单位中所有的用電设备进行初步的了解，对于用电单位来说，用电负荷不是一成不变的，他处于一个不断变动的过程中，但是无论怎么变动他都不会大于所有用电设备的中用电负荷量。我们首先就以机关单位中的用电设备的核定用电量为主要依据，对机关中的变压器，电线，电缆等以及他们的开关用电量进行统计，看这些设备是否还能够正常安全的供电，再就是如果电线，电缆，变压器的容量小，而用电量大的话就能让设备发热，导致线路提前老化损坏，引起火灾风险。因此必须对用电单位的用电现状做详细的调查分析，了解企业的用电情况，并借助于先进的用电控制系统，实现用电设备的有效运营及利用，以此方法实现企业节约用电的目的。

一、机关单位的用电现状分析

不同的行业用电的需求量是不一样的，电负荷量也有很大的差别，就比如像机关单位用电，一般主要是日常办公的电脑，空调，饮水机，还有职工电车的充电，照明系统等，这些用电设施评价在每个办公室的话每天大约可以产生10kw的电负荷量。所有在进行机关单位变压器的选择是必须要考虑到用电设备的使用时间，同时开启的最大点流量等，根据这些结果去选择合适的变压器，以保证变压器在进行日常工作时的安全及可靠性。从另一个方面来讲，如果机关单位在供电设施的建设上投资过大就很难让有限的资金充分利用起來，不能满足机关单位经济运营的需求，根据我们的观察，机关单位用电量只有在正常上班的时候各个用电设备同时工作，达到用电高峰，下班后几乎所有的用电设备有同时关闭，只有少量的加班人会开启少数用电设备，用电量随即跌落。而且这种情况也不是全年都存在的，碰到周末或者节日的时候几乎所有用电设备全体关闭。我们就可以以这些变化规律为依据，设计出专门用于企业单位的用电控制系统，来实现用电设备的智能控制。

二、节约型用电控制系统的设计方案分析

上文中提高了机关单位的规律，我们可以根据这个用电规律结合先进的智能电网技术实现机关单位用单负荷的有效利用，达到降低成本提高设备使用效率的目标。我们在文章中所说这个智能电网系统的核心是智能电表，整个设计原理也是围绕着智能电表所展开的。本系统仅仅只用一个互联网接口就能实现对用电设备的全自动控制，整套控制设备简单，容易操作，具有可实践性，在机关单位中有一定的应用价值。

智能电网控制系统主要有：“用电控制中心”“模拟电表”“智能化开关”这3个部分。他们在机关单位中可以对用电设备进行远程化控制，首先模拟电表的运行是将电表里面的单片机作为MCU，经过数据线的连接让智能电表与用电控制中心之间的数据进行实时传输。用电控制中心使用的是MIni 2240平台，在次平台上嵌入服务器的芯片，达到智能控制的目的。另外还要安装智能开关，智能开关与GPIO口进行无线连接，这样就可以把控制中心的用电信号不间断的传送给智能开关，智能开关是以单片机作为mcu的，他把接受到的信号进行处理，输送给继电装置系统，来实现对机关单位的用电控制。

三、节约型用电控制系统的硬件设计

（一）模拟电表模块的设计

模拟电表的主要功能就是从供电公司获得电价信息，通过芯片处理后传送到用电控制中心，用电控制中心的负责人就可以根据模电表的实时数据进行相应的处理，我们所介绍的这款调试程序是用AT89S52的单片机控制系统搭载电表的mcu ，经过无线数据的连接将信息传送到用电中心。

（二）用电控制中心模块的设计

用电控制中心接受到模拟电表的实时电价信息后，根据事先已经预设好的机关用电设备进行分配，经过芯片的处理后把这些信心都传送到智能开关中，用电控制中心是用采用的MIni 2240的处理系统，搭载Samsung S3C2440A的主流芯片，经过usb接口与模拟电表进行相互连接，后面有专门的SPI连接系统，用来接收无线信号，进行无线连接。用电控制中心使用的串口是先进的MIni2240的CONI系列。

（三）智能开关的设计

对于智能开关来说，他的主要功能是接收各种信心进行综合处理并根据这些信息来判断是否进行开关的操作。我们上面已经提到智能开关主要是依靠无线信息模块来接收用电控制中心发过来的信息，智能开关对这些信息进行处理解析后对每一组用电设备所连接的继电器进行控制，通过控制这些继电器最终实现对用电设备的用电控制。值得注意的是继电器的控制系统是单芯片输出系统，他需要使用220v额定定压的系统带动。反复试验后，系统使用直流电控制这个系统的所有继电器。这里面一般是负载端口交流24-380v控制端口：直流3-32v，这些数据在整个系统的使用过程中并不是都同时开放的，一般情况下只需要给3-32v的信息就完全可以控制继电器工作了。

四、节约型用电控制系统的软件设计

（一）模拟电表和用电控制中心的串口通信设计

由于用电中心采用的是最先进的mini 2240板块作为硬件支持平台，搭载主流LInux操作系统，对S3C2240的端口进行特设程序处理，让端口可以进行必要的函数处理。这些对于LInux来说里面所有的机关用电设备的信息都会以文件的形式储存，CONI通信串口的文件单独储存在dew/ttySACI里面，然而LInux下面的这些串口就必须要从TErmios文档中建立相应的数据包，停止位，输入方式，输出方式，波特率等等各种参数的设定。

模拟电表把这些设定好的参数结合供电站的电价信息都传送给用电控制中心，用电控制中心的串口主要是通过先机的通信程序决定的，它包括了单表机片以及用电控制中心的串口通信程序，单表几篇和通信程序都有非常强的信号接收能力以及信号处理能力，他的直接的连接方式如下：1.单片机里面的主要控制芯片是9600bit他们的通信模式主要有1-8-n-1：2.当单片机发出请求时芯片就会接收到这些请求信息并做分类处理进行0x99的信号发送传输。3.当主芯片收到这些由单片机发来的信号时就会反馈出0xAA作为收到信号的反馈信号发出。

（二）建立数据通信过程

由于整个系统具有远程控制的功能，还需要特别注意在用电控制中心中加入web控制系统来进行远程服务，在本篇文章中介绍的web系统是使用的boa的先进服务器。当浏览器发出用电控制的信号时里面的boa系统就会自动的进行用电控制的远程操作，在HTML的页面上进行相关信息的自动录入，这些录入的信息经过CGI程序的处理以文字的形式表现在使用系统的登陆页面上，可以让管理者清楚的了解系统的运行情况，以及控制系统的工作处理情况。CGI程序服从用户管理者的指令进行信息的转化，以达到使用者所期望的用途。

结论：

本文主要是介绍了一套机关单位的用电节约控制系统，整个系统的运行主要是依靠一个互联网接口来自动的机型用电设备的控制，从而实现机关单位用电智能化的效果。这个系统简单，容易操作，错误率少，是非常具有实用价值的，因而可以在机关单位广泛推广实用。

（作者单位：无锡市梁溪区机关事务管理局）